冲击波后温度测量的理论问题

 本文讨论了冲击波后温度弛豫的理论方法。和R. Grover及P.A. Urtiew不同，采用了非傅里叶热传导理论，结果和实验十分符合，而实验结果用傅里叶热传导理论是无法解释的。当时间趋于无穷时，这两种方法的结果又趋于一致，文章中作了物理原因的解释。     

自由电子气冲击压缩特性的理论计算

用自由电子气模型对自由电子气(费米能为5 eV)的冲击压缩雨贡纽曲线、冲击温度进行了数值计算.冲击压力、内能和冲击温度被计算为压缩度的函数.计算结果表明,自由电子气(费米能为5eV)的冲击压缩极限近似为初始密度的4倍.     

金属冲击温度的辐射法测量问题

 金属的冲击温度及熔化温度测量对构建其完全状态方程具有重要意义。简要综述了用于金属冲击温度及熔化温度辐射法测量的一维热传导理想界面模型和非理想界面模型,并着重对模型中明示或隐含的关键假定的合理性、影响金属冲击温度与熔化温度结果的主要因素进行了分析、讨论,以期对实验数据有一个合理的评估。还讨论了求解理想和非理想界面模型一维热传导方程界面温度时所隐含的冲击压缩下热导率不随温度而变、冲击压缩下金属样品/窗口界面辐射的灰体假定,以及窗口材料的透明性、非理想界面模型中表观界面温度的修正、动载条件下金属高压熔化温度的测量、界面的非Flourier热传导等问题。分析结果表明,目前采用辐射法测量大致可以得到冲击温度,在发生熔化的情况下可获得熔化温度,但离精密测量的要求还有较大差距。     

碳水混合物冲击压缩特性的理论研究

 采用固-液双相混合模型和分子流体的微扰变分统计理论,分别计算了石墨-水体系（ρ₀=1.233 g/cm³）和金刚石-水体系（ρ₀=1.238 g/cm³）的冲击压缩特性。结果表明：（1）在不发生石墨→金刚石相变和化学反应的低压区域（p<20 GPa）,这两种混合体系的冲击压缩曲线的差别并不明显;（2）在发生石墨→金刚石相变的高压区域（p>20 GPa）,这两种混合体系的冲击压缩曲线显著不同,且石墨-水体系更易压缩;（3）在45～60 GPa强冲击压力范围内,冲击波诱发的化学反应也不会显著影响这两种体系冲击压缩曲线的走势。上述结论与文献（高压物理学报,1999,13(2):87-92）发表的实验结果相矛盾。进一步分析了引起理论与实验结果不一致的可能原因,并对文献中的实验结果及其理论分析结论提出质疑。     

液氮冲击压缩特性的理论计算

 用修正的WCA理论计算了液氮冲击压缩至70 GPa的一次冲击Hugoniot数据。计算中引入与体系比容有关的分子离解因子，计算结果表明，在33GPa以上液氮体系发生的相变为分子离解相变，该过程对体系热力学状态有较大影响，分子离解是对冲击能量的吸收过程，导致体系冲击压力和温度增长率下降。     

液氩冲击压缩特性的理论计算

用修正的WCA状态方程和Ross变分微扰理论计算了液氩冲击压缩曲线，计算中体系分子间相互作用势选择EXP-6有效两体势模型，计算结果与Nellis等人的实验数据符合较好。     

碳水混合物冲击压缩特性研究

 利用二级轻气炮加载技术研究了碳水混合物的冲击压缩特性。研究发现：冲击压力p低于19.0 GPa时，石墨与水混合物冲击压缩特性明显不同于金刚石与水混合物的冲击压缩；p大于23.0 GPa后，它们的特性十分接近，这说明有较多的石墨转变为金刚石；当p为52.9 GPa时石墨与水混合物的冲击压缩特性出现明显偏离，这和高压下碳水混合物产生气体成份有关。     

液氩冲击压缩特性的理论计算

用修正的WCA状态方程和Ross变分微扰理论计算了液氩冲击压缩曲线,计算中体系分子间相互作用势选择EXP-6有效两体势模型,计算结果与Nellis等人的实验数据符合较好.     

冲击压缩下金属/窗口界面热弛豫过程的热阻模型研究

 研究了金属/窗口界面在冲击压缩下的热弛豫过程。从热阻模型出发，给出了弛豫时间常数与界面热阻以及材料热输运系数之间的函数关系。讨论了本文模型与Grover和Urtiew模型之间的关系。对两种不同的实验记录图像进行了解释，对产生界面热阻的原因进行了初步分析。     

混合物冲击压缩后平衡态的研究

 将混合物组元颗粒在三维网格内按组元比例随机分布,采用热动力学有限元数值方法,对其冲击压缩过程进行数值模拟。研究了混合物在冲击压缩下趋于热动力平衡过程、热平衡特征时间、压力平衡特征时间和平衡后的热力学状态,得出热平衡特征时间与颗粒度的平方近似成正比,而力平衡特征时间与颗粒度近似成正比。数值模拟了多种合金的冲击压缩特性,其结果与混合物物态方程的体积相加模型、一次冲击绝热线的叠加原理和实验等不同方法获得的结果作了比较,除冲击温度外,各方法得到的结果一致;体积相加模型和叠加原理不能给出合理的混合物冲击温度,但数值模拟能给出合理的混合物冲击温度。     

激波内部的导热问题

本文从实际气体有粘流的激波厚度解,用分子运动论讨论了激波内部导热问题,并且通过重组范诺流和瑞利流的选加提出了激波中导热问题的物理模型和相应的定态激波非平衡态不可逆过程的模型。证明了激波是一种负熵流波,是依靠激波波速输运热流的热波。     

冲击波阵面后温度的传导问题

 证明了在一般不计辐射的冲击波阵面后，存在一个热传导波，它的波速完全和冲击波的一致，但阵面后的温度分布有其自己的规律。     

一维应变压缩下TC4钛合金绝热剪切研究

 利用内径为57 mm的压缩气炮，在撞击速度为0.2~1.2 km/s（相应的靶中压力为3~15 GPa）范围内进行对称碰撞实验，以研究TC4（Ti-Al6-V4）钛合金在一维应变冲击压缩条件下的绝热剪切现象。对回收得到的受冲击样品，在扫描电镜（SEM）下进行细观金相分析。结果指出，一维应变冲击压缩条件下，TC4钛合金中绝热剪切带产生的对称碰撞速度阈值为500 m/s（相当于样品中的压力为5.87 GPa）；主剪切带与冲击方向约为45°角，带上有圆形和椭圆形两种孔洞且随碰撞速度的增大而增多和长大，这是典型的韧性损伤特征。随碰撞速度增大，产生与主剪切带成15°角的支剪切带。这些与理论预言相符。X射线能谱分析结果指出，剪切带内材料发生了(α+β)→β相的转变，是典型的相变带。剪切带的温度估算与实验提供的信息吻合。     

二维稳态热传导逆问题初步研究

在用有限控制体积法对二维稳态热传导问题进行成功数值模拟的基础上,首先介绍了处理二维稳态热传导逆问题的两种方法:灵敏度法和伴随方程法;然后分别用这两种方法对一典型的圆环域边界条件反演问题进行了计算,并就测量误差对反演结果的影响做了初步分析.结果表明,灵敏度法和伴随方程法都是求解二维稳态热传导逆问题的有效方法.     

冲击温度测量中辐射度的数值模拟

 考虑窗口不透明性、界面发射率和热传导等因素对冲击温度测量中辐射度的影响，认为在冲击压缩下窗口不透明性的增大是导致辐射度随时间变化的重要因素。用流体动力学方程、辐射输运方程并计及热传导数值模拟了辐射度，得到了与实验一致的结果。     

材料预加热冲击压缩实验技术及高温下不锈钢的动态响应

 建立了用于轻气炮上冲击压缩实验的材料预加热系统及相关实验技术。介绍这一系统的原理、构造及操作。利用这一系统，在加载幅度8 GPa的恒定载荷下，得到了初始温度300～980 K范围内HR-2抗氢不锈钢的动态响应特性，包括层裂强度、Hugoniot弹性极限、卸载声速及它们随温度的变化规律。     

壁面轴向导热对微细管内对流换热的影响

本文通过数值解析的方法研究了考虑壁面轴向导热时微细管内的对流换热。结果表明,当管外为对流换热边界条件时,管内充分发展对流换热的Nu依然在3.66～4.36之间。但若忽略壁面轴向导热,采用一维热阻模型整理微细管内对流换热的实验数据将会导致错误的结论。     

移动物体导热和表面辐射耦合问题的数值计算

本文以炉渣冷却为应用背景,对移动物体导热和表面辐射耦合问题进行数值模拟,探讨其数值模拟方法及传输带速度、炉渣厚度等相关因素对炉渣换热及温度变化的影响。计算结果表明,当炉渣量一定时,提高带速可使出口处炉渣温度降低;当渣层厚度不变时,提高带速,出口处炉渣温度提高。计算还表明,对这种具有表面辐射的移动物体,需采用上风差分,且表面辐射计算要采用亚松弛。